船闸风险评估方法研究

阮超宇 卢新

摘 要：为消除船闸安全风险隐患、提升运行单位船闸安全管理水平，科学开展船闸风险评估研究，对于确保船闸安全稳定运行具有重要的意义和指导作用。

关键词：船闸;危险源;风险评估

中图分类号：U698            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2021）06-0043-02

我国疆域宽广，水资源丰富，江河湖海相连，构成了天然的内河水网。通航船闸作为通航建筑物的一种，对于畅通航道、便利和发展水路运输，具有不可替代作用。据统计，目前全国通航建筑物共九百多座，其中，船闸共858座（约占95%），正常使用船闸596座（约占70%），涉及广东、湖南、江苏、四川、重庆等二十多个省。

由于船闸是枢纽的重要组成部分，过闸船舶在通航活动中的必经之路，是交通安全管理的薄弱环节，一旦出现事故后果不堪设想。且部分船闸存在质量缺陷、设备设施老化、附属水工设施损坏等安全隐患，对大坝本身及水路运输的安全运行有较大影响。为此，科学开展船闸风险评估研究，确保船闸安全稳定运行，对于消除船闸安全风险隐患、提升运行单位船闸安全管理水平具有重要的意义和指导作用。

1 船闸风险评估的方法

风险防控是对风险进行辨识、评估、管控的全过程，其中，风险评估是识别和分析潜在风险发生的可能性及其严重程度的过程，是风险管理的重要步骤，同时也是风险管理决策是否成功的关键过程。目前各国学者对风险防控的研究主要集中在风险评估领域，主要分为定性和定量两类风险评价。

定性风险评价是基于对事物的知识、观察、经验等了解，并分析其发展变化规律，进而科学地分析、判断该事物风险的一类方法。运用此类方法可以找出系统中存在的有害因素，并根据这些因素从管理及技术上提出有效的对策措施，加以控制，从而达到系统安全的目的。较常用的方法有安全检查表、事故树分析、预先危险性分析、故障类型和影响分析、危险度评价法、事件树分析、危险性可操作研究等分析评价方法。

定量风险评价是基于统计、检测、实验等数据资料，根据有关标准，应用科学方法构造其数学模型，进行定量评价的一类方法。较常用的方法有事故树分析、层次分析法、模糊数学综合评价法、概率风险评估方法等。

2 船闸运行的主要风险

经过典型船舶实地调研并查阅资料，从过闸船舶及货物特点、船闸安全运行状态、人的因素、环境影响因素等方面梳理船闸运行期间的各类安全风险，主要有：极端天气引起的安全风险;船舶超限（超高、超宽、超载）过闸安全风险;船舶撞击船闸或其他过闸船舶安全风险;船舶船闸内搁浅安全风险;船舶过闸期间，人的不安全行为（船闸操作人员、船员）安全风险;危险货物船舶或客船船闸内起火安全风险;船闸关键设备故障安全风险;船闸检修维护期间，危险作业安全风险等。

3 基于解释结构模型的船舶过闸风险分析[1]

在文献中运用解释结构模型对三峡船舶过闸碰撞事故风险进行模拟。该模型主要借助知识及过往的实践经验，将复杂系统分解成若干个子系统要素，并明确各要素之间的关系，构成结构图形和矩阵。最终通过矩阵的演算与变换，将复杂、模糊的系统简单、明朗化，并针对简化后的结构模型进行系统的分析。

该方法的优点在于可以明确表示子系统之间的关联，而不需要明确表示各量的关系，具有很强的解释功能，可以分析出船舶碰撞事故发生的直接、间接及根源因素之间的相互关系，但是并不能求得碰撞事故的风险概率，且该方法在逻辑关系上还依赖于相关专家或人员的经验，在一定程度上会对结果产生影响。

4 基于贝叶斯网络的船舶过闸风险评价[2]

在文献中运用贝叶斯网络推理方法对船闸通航过程中的搁浅、碰撞及火灾事故的风险概率进行计算。首先从机器因素、环境因素、人为因素、管理因素四个方面明确船舶过闸的主要風险源，对国内重要船闸实际发生的事故类型及其进行统计分析，通过分析各节点之间的关系以及咨询专家的建议构造网络结构：搁浅事故贝叶斯网络结构及碰撞和火灾事故贝叶斯网络结构。挖掘整理数据获得各节点的条件概率分布构建贝叶斯网络，评定出各风险源的先验概率，进而得到事故发生的后验概率值。

该方法的优点是运用系统工程的方法建立一种风险评价的模型，探索过闸事故的机理，缺点则是仍需要咨询相关专家或人员的经验进行预估，且不能得到事故的概率值，其结果只能用来分析各层节点之间的相互关系。

5 基于重大危险源辨识的船舶过闸模糊综合评价[3]

在文献中研究了国内外重大危险源辨识与评价的相关理论，实地调研了三峡船闸的运行情况，针对三峡船闸的运行明确其重大危险源的定义。运用观察法、安全检查表法、事故树分析等辨识方法识别三峡船闸运行的系统危险源，最后运用德尔菲法辨识了运行系统的重大危险源。以事故模型为理论依据、运用模糊综合评判思想，建立了三峡船舶过闸重大危险源模糊综合评判模型，进而建立了船闸系统危险性的评价指标及其评价体系。

该方法的关键点在于德菲尔法判断重大危险源，而德菲尔法的本质是将具有很大模糊性的、无法量化的信息通过咨询相关专家或人员的方式进行处理、修正，进而得到预测结果，且各指标的评价带有很强的主观性，使其求得的结果准确性较低。

6 基于故障树分析法的船舶过闸风险评价[4]

在文献中运用故障树分析法对通航船舶过闸时可能发生火灾事故风险的概率进行计算。运用故障树方法对风险进行定量分析时需要已知底事件的概率，因而首先要确定各底事件分别是什么，即船舶火灾事故成因发生，并对各底事件的概率进行估算。通过分析可知，共有28个事故成因：船员操作不当、易燃物无隔离、明火作业、雷暴天气等。按照随机过程理论，在一定时间间隔内发生船舶火灾事故的次数服从泊松分布，泊松分布的λ值应为船闸每年发生该事故次数的期望值。参考类似过闸风险的情况和事故发生的概率，并结合实际情况对其进行修正，分别得到28个底事件的λ值，进而求得其底事件的发生概率。在估算出底事件后，根据系统的最小割集来计算顶事件发生的概率。此处按照故障树建立的基本方式进行计算（其基本概念及方法详见参考文献）得出顶事件的概率。

从上述计算过程可知，该方法的关键变化点在底事件概率的确定，且由于底事件较多，最小割集都有交集，极易导致计算求得的最终概率变化较大，准确率较低。

7 结语

从目前船闸通航风险方法的研究来看，船闸的通航环境复杂，风险种类及其诱因较多、不确定性较大，且大部分的方法都基于相关专家或人员的经验判断，经典的风险评价方法得到的计算结果难以全面反映该过程的全部状况。因而笔者建议运用蒙特卡洛模拟法，以随机抽样的方式确定某种状态转移的时间和方向，随机模拟各种变量间的动态关系，客观分析风险形成、发展过程，直接分析判断出每一种因素的不确定性，并把该不确定性对结果的影响以概率分布的形势表示出来，进而解决不确定的复杂问题。

参考文献：

[1] 基于ISM的三峡船闸船舶过闸碰撞事故风险分析[J]. 李莉，刘清，张恒，邓敏.武汉理工大学学报.2012（02）.

[2] 尹凤阳. 基于贝叶斯网络的船舶过闸风险评价研究[D]. 武汉理工大学，2011.

[3] 张伟. 三峡船闸重大危险源的辨识与评价研究[D]. 武汉理工大学，2007.

[4] 倪鹏. 风险管理技术在三峡船闸通航安全应急反应关键技术研究中的应用[D]. 北京邮电大学，2008.